2.2化學(xué)性爆炸
氯氣中含有NCl3、H2,在一定濃度、條件下可引起爆炸;氯氣與有機(jī)物、氨及金屬粉末反應(yīng)易引起爆炸。氯氣化學(xué)性爆炸的主要原因:
2.2.1NCl3爆炸
2.2.1.1NCl3的性質(zhì)
NCl3常溫下為黃色粘稠的油狀液體,密度為1.653,-27℃以下固化,沸點(diǎn)71℃,自燃爆炸溫度為95℃。
2.2.1.2NCl3的生成
鹽水中含有氨(NH)、銨離子(NH4)、可水解出氨基(-NH)的化合物(無機(jī)胺化合物如一氯胺NHCl、二氯胺NHCl等;有機(jī)胺化合物如尿素、苯胺、氨基乙酸等)。在電槽陽極析出的氯部分地溶解在陽極液中,生成次氯酸和鹽酸,使NH3、NH4+、NH2Cl及NHCl2等在陽極板區(qū)生成NCl3,并隨同氯氣一起析出。其反應(yīng)式如下:
NH·H2O+Cl2→NH4Cl+HOCl
NH4Cl+3Cl2→4HCl+NCl5→NH2Cl+HOCl→NHCl2+H2O
NHCl3+HOCl→H2O+NCl5→NCl5與氯氣混在一起,經(jīng)冷卻、干燥、壓縮、液化過程,留存于液氯中。
2.2.1.3NCl3爆炸
NCl5是一種不穩(wěn)定且危險的爆炸性物質(zhì),當(dāng)體積含量超過5%時,易發(fā)生分解爆炸,通常以爆轟方式進(jìn)行,生成氯氣、氮?dú)夂痛罅繜崃?。絕熱狀態(tài)下,爆炸時溫度可達(dá)2128℃,壓力高達(dá)531.6MPa;空氣中爆炸溫度可達(dá)1698℃。爆炸的危害取決于NCl2積聚的濃度和數(shù)量。爆炸方程式為:
2NCl3→N2+3Cl2+459.9kJ
NCl3爆炸的特點(diǎn):貯槽內(nèi)的液氯量少;爆炸的貯槽殘骸內(nèi)有反應(yīng)產(chǎn)物三氯化鐵粉末。
2.2.1.4NCl3富集
NCl3在液氯底部積聚、濃縮,在一定條件下蒸發(fā)達(dá)到爆炸極限。NCl3富集主要方式:
a)進(jìn)料→沉淀→出料循環(huán)方式。氯槽、冷凝器等每次進(jìn)料后液氯中NCl3不斷沉積到貯槽底部;
b)進(jìn)料(裝瓶)→蒸發(fā)→排氣循環(huán)方式。氣化器、氯瓶等隨著使用、充裝次數(shù)增多,其底部余氯NCl3濃度不斷升高;
c)余量不足。氣化器、氯瓶發(fā)料或使用后余氯少于規(guī)定量,使NCl3濃度升高;
d)泄漏。氯槽、冷凝器、氣化器泄漏,液氯蒸發(fā),余氯不斷減少,NCl3濃度不斷升高;
e)殘留。貯槽、容器未完全清洗干凈,殘存NCl3蒸發(fā),達(dá)到爆炸濃度。
2.2.2氫氣爆炸
氫氣在氯氣中的爆炸范圍(體積百分比)為5.5%~89%。氯氣含氫量達(dá)5.5%以上,則隨時可能在光照或受熱情況下發(fā)生爆炸。光照爆炸反應(yīng)為:H2+Cl2→2HCl+熱量。產(chǎn)生爆炸的原因:
(1)爆炸性混合氣體的形成:
a)進(jìn)槽鹽水中含有鐵、鈣、鎂離子等雜質(zhì)時,特別是鐵雜質(zhì),致使陽極室產(chǎn)生第二陰極而放出氫氣;
b)離子膜損壞,使氯氣與氫氣混合;